土木工程材料试验指导书

土木工程材料试验指导书郑州大学土木工程学院土木工程材料试验指导书试验一水泥试验本试验方法适用于硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥。一、一般规定水泥出厂前按同品种、同强度等级编号和取样。袋装水泥和散装水泥应分别进行编号和取样，每一编号为一取样单位。水泥的出厂编号，按水泥厂年产量规定为：120万t以上，不超过1200t为一编号；60～120万t，不超过1000t为一编号；30～60万t，不超过600t为一编号；10～30万t，不超过400t为一编号；4～10万t，不超过200t为一编号；4万t以下，不超过200t和3d产量为一编号。水泥的取样应有代表性，可连续取，亦可从20个以上不同部位取等量样品，总量至少12kg。试样应充分拌匀，通过0.9mm方孔筛，并记录筛余物百分数及其性质。无特殊说明时，试验室温度应为17～25℃，相对温度大于50％。试验用水必须是洁净的淡水，如有争议也可使用蒸馏水。水泥试样、标准砂、拌和水、仪器和用具等的温度均应与试验室温度一致。二、细度试验细度检验采用筛孔直径为80mμ的试验筛，试验筛框的有效尺寸如附表1—1。试验方法分负压筛法、水筛法和手工干筛法三种，在检验工作中，如对负压筛法与水筛法或手工于筛法测定的结果发生争议时。以负压筛法为准。附表1—1项目负压筛水筛手工干筛筛框有效直径，mm150±1125±1150±1筛框高度，mm25±180±150±1(一)负压筛法1．主要仪器设备(1)负压筛析仪负压筛析仪由筛座、负压筛、负压源及收尘器组成，其中筛座由转速为30±2r／min的喷气嘴、负压表、控制板、微电机及壳体等构成，如附图1—1。筛析仪负压可调范围为4000～6000Pa。(2)天平最大称量为100g，分度值不大于0.05g。2．试验方法(1)筛析试验前，应把负压筛放在筛座上，盖上筛盖，接通电源，检查控制系统，调节负压至4000～6000Pa范围内。(2)称取试样25g，置于洁净的负压筛中，盖上筛盖，放在筛座上，开动筛析连续筛析2min，在此期间如有试样附着在筛盖上，可轻轻地敲击，使试样落下。筛毕，用天平称量筛余物。1(3)当工作负压小于4000Pa时，应清理吸尘器内水泥，使负压恢复正常。1．主要仪器设备水筛、筛支座、喷头、天平等。2．试验方法1－筛网；2－筛框筛座1－喷气嘴；2－微电机；3－控制板开口4－负压表接口；5－负压源及吸尘器接口；6－壳体附图1－1负压筛析仪(二)水筛法1．主要仪器设备水筛、筛支座、喷头、天平等。2．试验方法(1)筛析试验前，应检查水中无泥、砂，调整好水压及水筛架的位置，使其能正常运转。喷头底面和筛网之间距离为35～75mm。(2)称取试样50g，置于洁净的水筛中，立即用淡水冲洗至大部分细粉通过后，放在水筛架上，用水压为0.05±0．02MPa的喷头连续冲洗3min。筛毕，用少量水把筛余物冲至蒸发皿中，等水泥颗粒全部沉淀后，小心倒出清水，烘干并用天平称量筛余物。(三)手工干筛法在没有负压筛析仪和水筛的情况下，允许用手工干筛法测定。1．主要仪器设备干筛、天平等。2．试验方法(1)称取50g试样倒入干筛中。(2)用一只手执筛往复摇动，另一只手轻轻拍打，拍打速度每分钟约120次，每40次向同一方向转动60度，使试样均匀分布在筛网上，直至每分钟通过的试样量不超过0.05g为止。(3)用天平称筛余物量。(四)试验结果水泥试样筛余百分数按下式计算：100×=WRFs式中F——水泥试样的筛余百分数，％；2——水泥筛余物的质量，g；sRW——水泥试样的质量，g。结果计算至0.1％。(五)试验筛的清洗试验筛必须经常保持洁净，筛孔通畅。如其筛孔被水泥堵塞影响筛余量时，可用弱酸浸泡，用毛刷轻轻地刷洗，用淡水冲净、晾干。三、标准稠度用水量试验(一)主要仪器设备(1)标准稠度测定仪(附图1—2)试杆与试锥等滑动部分的总质量为300±2g；试锥由黄铜制造，锥底直径40mm，高50mm，锥角43°36′±2°；装净浆用锥模，上口内径60mm，工作高度75mm，锥角43°36′±2°(附图1—3)。(2)水泥净浆搅拌机符合GB3350—8的要求。(3)量水器、天平(感量lg)。附图1－2标准稠度测定仪附图1—3试锥和锥模1一铁座；2一金属圆棒；3一松紧螺丝；4一指针；5一标尺(二)试验方法(1)标准稠度用水量可用调整水量和不变水量两种方法的任一种测定，如发生争议时以调整水量方法为准。(2)试验前须检查：仪器的金属棒应能自由滑动；试锥降至模顶面位置时指针应对准标尺零点；搅拌机应运转正常。(3)水泥净浆拌和前，搅拌锅和搅拌叶片先用湿棉布擦过，将称好的500g水泥试样倒人搅拌锅内。拌和时，先将搅拌锅放到搅拌机锅座上，升至搅拌位置，开动机器，同时徐徐加入拌和水，慢速搅拌120s，停拌15s，接着快速搅拌120s后停机。采用调整水量方法时拌和水量按经验找水，采用不变水量方法时拌和水量用142.5ml水，水量精确至0.5ml。(4)拌和结束后，立即将拌好的净浆装入锥模内，用小刀插捣，振动数次，刮去多余净浆，抹平后迅速放到试锥下面固定位置上，将试锥降至净浆表面拧紧螺丝，然后突然放松，3让试锥自由沉人净浆中，到试锥停止下沉时记录试锥下沉深度。整个操作应在搅拌后1．5min内完成。(5)用调整水量方法测定时，以试锥下沉深度28±2mm时的净浆为标准稠度净浆。其拌和水量为该水泥的标准稠度用水量(P)，按水泥质量的百分比。如下沉深度超出范围，须另称试样，调整水量，重新试验，直至达到28±2mm时为止。(6)用不变水量方法测量时，根据测得的试锥下沉深度5(mm)按下式(或仪器上对应标尺)计算得到标准稠度用水量P(％)。P=33.4一0.185S注：当试锥下沉深度小于13ram时，应改用调整水量方法测定。四、凝结时间的测定(一)主要仪器设备(1)凝结时间测定仪与测定标准稠度时所用的测定仪相同，但试锥应换成试针，装净浆用的锥模应换成圆模(附图1—4)。(2)湿汽养护箱应能使温度控制在20±3C，湿度大于90％。(3)水泥净浆搅拌机、天平、量水器等。(二)试验方法(1)测定前，将圆模放在玻璃板上，在内侧稍稍涂上一层机油；调整凝结时间测定仪使试针接触玻璃板时，指针对准标尺零点。(2)称取水泥试样500g，以标准稠度用水量按测定附图1—4试针及圆模标准稠度时制备净浆的方法，制成标准稠度净浆，立即一次装入圆模，振动数次后刮平，然后放入湿汽养护箱内。记录开始加水的时间作为凝结时间的起始时间。(3)凝结时间的测定：试件在湿汽养护箱中养护至加水后30min时进行第一次测定。测定时，从养护箱中取出圆模放到试针下，使试针与净浆面接触，拧紧螺丝1～2s后突然放松，试针垂直自由沉入净浆，观察试针停止下沉时指针读数。当试针沉至距底板2～3mm时，即为水泥达到初凝状态；当下沉不超过1～0.5mm时为水泥达到终凝状态。由加水开始至初凝、终凝状态的时间分别为该水泥的初凝时间和终凝时间，用小时(h)和分钟(min)来表示。测定时应注意，在最初测定的操作时应轻轻扶持金属棒，使其徐徐下降以防试针撞弯，但结果以自由下落为准，在整个测试过程中试针贯入的位置至少要距圆模内壁l0mm。临近初凝时，每隔5min测定一次，临近终凝时每隔15mi‘n测定一次，到达初凝或终凝状态时应立即重复测一次，当两次结果相同时才能定为到达到初凝或终凝状态。每次测定不得让试针落入原针孔，每次测试完毕须将试针擦净并将圆模放回养护箱内，整个测定过程中要防止圆模受振。五、安定性的测定安定性测定方法可以用饼法也可用雷氏法，有争议时以雷氏法为准。饼法是观察水泥净浆试饼沸煮后的外形变化来检验水泥的体积安定性。雷氏法是测定水泥净浆在雷氏夹中沸煮后的膨胀值。4(一)主要仪器设备(1)沸煮箱有效容积约为410mm×240mm×310mm，篦板结构应不影响试验结果，篦板与加热器之间的距离大于50mm。箱的内层由不易锈蚀的金属材料制成，能在30±5min内将箱内的试验用水由室温升温至沸腾并可保持沸腾状态3h以上，整个试验过程中不需补充水量。(2)雷氏夹由铜质材料制成，其结构如附图1—5所示。当一根指针的根部先悬挂在一根金属丝或尼龙丝上，另一根指针的根部再挂上300g质量的砝码时，两根指针的针尖距离增加应在17．5±2．5mm范围内，当去掉砝码后针尖的距离能恢复至挂砝码前的状态。(3)雷氏夹膨胀值测定仪如附图1—6所示，标尺最小刻度为lmm。(4)水泥净浆搅拌机、湿汽养护箱、量水器、天平等。附图1—5雷氏夹附图1—6雷氏夹膨胀值测量仪1一指针；2环模l－底座；2一模子座；3一测弹性标尺；4－立柱；5－测膨胀值标尺；6－悬臂；7－悬丝；8一弹簧顶扭(二)试验方法(1)准备工作若采用雷氏法时，每个雷氏夹需配备质量约75～80g的玻璃板两块，若采用饼法，一个样品需准备两块约lOOmm×lOOmm的玻璃板。每种方法每个试样需成型两个试件。凡与水泥净浆接触的玻璃板和雷氏夹表面都要稍稍涂上一层油。(2)以标准稠度用水量制备标准稠度净浆。(3)试饼的成型方法将制好的净浆取出二部分分成两等分，使之呈球形，放在预先准备好的玻璃板上，轻轻振动玻璃板并用湿布擦过的小刀由边缘向中央抹动，做成直径70～80mm中心厚约10mm边缘渐薄、表面光滑的试饼，接着将试饼放人湿汽养护箱内养护24±2h。(4)雷氏夹试件的制备将预先准备好的雷氏夹放在已稍擦油的玻璃板上，并立刻将制好的标准稠度净浆装满试模，装模时一只手轻轻扶持试模，另一只手用宽约10mm的小刀插捣15次左右然后抹平，盖上稍涂油的玻璃板，接着立刻将试模移至湿汽养护箱内养护24±2h。(5)从养护箱内取出试件，脱去玻璃板。当为饼法时先检查试饼是否完整(如已开裂翘曲要检查原因，确证无外因时，该试饼已属不合格不必沸煮)，在试饼无缺陷的情况下将试饼放在沸煮箱的篦板上。当用雷氏法时，先测量试件指针尖端间的距离(A)，精确至0．5ram，接着将试件放人篦板上，指针朝上，试件之间互不交叉。(6)沸煮5调整好沸煮箱内水位，保证整个沸煮过程都能没过试件，不需中途加水；然后在30±5min内加热至沸腾并保持3h±5min。(7)结果判别沸煮结束，即放掉箱中的热水，打开箱盖，待箱体冷却至室温，取出试件进行判别。若为试饼，目测未发现裂缝，用直尺检查也没有弯曲的试饼为安定性合格，反之为不合格。当两个试饼判别结果有矛盾时，该水泥的安定性为不合格。若为雷氏夹，测量试件指针尖端间的距离(c)，记录至小数点后一位，当两个试件煮后增加距离(C—A)的平均值不大于5．0mm时，即认为该水泥安定性合格，当两个试件的增加距离(c—A)值相差超过4mm时，应用同一样品立即重做一次试验。六、水泥胶砂强度试验试体成型试验室温度应保持在20±2℃℃，相对湿度应不低于50％。试体带模养护的养护箱或雾室温度保持在20±2℃℃，相对湿度应不低于90％。试体养护池水温度应在20±1℃℃范围内。(一)主要仪器设备(1)胶砂搅拌机行星式搅拌机，应符合JC／T681要求。(2)胶砂振实台应符合JC／T726的要求(如附图1—7)。(3)试模由三个水平的槽模组成。模槽内腔尺寸为40mm×40mm×160mm．可同时成型三条棱形试件。成型操作时应在试模上面加有一个壁高20mm的金属套模；为控制料层厚度和刮平胶砂表面，应备有两个播料器和一金属刮平尺。附图1—7典型的振实台1－突头；2－凸轮；3－止动器；4－滑动轮(4)抗折强度试验机一般采用杠杆比值为l：50的电动抗折试验机，也可以采用性能符合要求的其他试验机。抗折夹具的加荷与支撑圆柱直径应为10±0.1mm(允许磨损后尺寸为10±0.2mm)，两个支撑圆柱中心间距为100±0．2mm。(5)抗压试验机试验机精度要求±1％并具有按2400N／s±200N／s速率加荷的能力。(6)抗压夹具应符合Jc／T683的要求，受压面积为40mm×40mm．(7)天平(精度±1g)、量水器(精度±lmL)等。(二)试件成型(1)将试模擦净，四周模板与底座的接触面上